操作系统第16讲.ppt

操作系统概念 第十六讲 设备管理（2） 回顾 设备按照信息交换的单位分为几类？ 信息的传输方式有几种？ 本课总体纲要 缓冲技术 设备分配 I/O进程控制 设备管理总结 缓冲技术 缓冲技术： 在CPU和外设之间建立缓冲，用来暂存CPU和外设的交换数据，从而缓和CPU与外设速度不匹配所产生的矛盾 减少中断CPU的次数 提高CPU和I/O设备之间的并行性 缓冲实现方法： 硬件缓冲 软件缓冲 缓冲的种类 单缓冲 设备和处理器之间设置一个缓冲器 双缓冲 在设备和处理器之间建立两个缓冲器，是设备和设备、设备和处理器之间的简单模型 缓冲池 将多个缓冲区连接起来统一管理，即负责输入也负责输出 缓冲池的管理 缓冲池包括： 缓冲首部：实现缓冲池的管理 缓冲体：实现数据缓冲 缓冲区管理 系统将缓冲区按使用情况分为三种队列： 空闲缓冲区队列 输入数据缓冲器队列 输出数据缓冲区队列 缓冲池的管理 缓冲区管理的四种操作： 从三种缓冲区队列中取出一个缓冲区过程take_buf（） 供进程申请缓冲区的过程get_buf（type,number） 供进程将缓冲区放入相应的队列put_buf（type,workbuf） 增加一个缓冲区到相应的队列中add_buf（） 本课总体纲要 缓冲技术 设备分配 I/O进程控制 设备管理总结 设备分配（1） 系统设备表SDT（System Device Table) 记录已经被连接到系统中的所有物理设备的情况，并为每个物理设备设一表项。 设备分配（2） 设备控制表DCT（Device Control Table) 反映设备的特性、设备和I/O控制器的连接情况 设备分配（3） 控制器表COCT(Controller Control Table) 反映I/O控制器的使用状态以及和通道的连接情况 设备分配（4） 通道控制表CHCT（Channel Control Table) 设备分配（5） 设备分配原则： 充分发挥设备使用效率 将逻辑设备与物理设备分离 分配方式： 静态分配 静态方式不会产生死锁，但使用效率低 动态分配 有利于提高设备利用率，但分配不当会导致死锁。 设备分配（6） 设备分配策略： 先请求先分配 优先级高者先分配 设备分配 设备分配 虚拟设备 虚拟设备：通过虚拟技术将一台独占设备变换为若干台逻辑设备，供若干个用户进程同时使用，通常把这种虚拟技术处理后的设备称为虚拟设备 Spooling系统 Spooling系统 输入井和输出井： 在磁盘上开辟的两个存储区 输入缓冲区和输出缓冲区： 在内存中开辟的两个缓冲区 输入进程和输出进程： 输入进程模拟脱机输入时的外围控制器，将用户需要的数据从输入机通过缓冲区送到输入井。当CPU需要数据时，直接将数据从输入井中读入内存。 输出进程模拟脱机输出时的外围控制器，把用户要求输出的数据先从内存送到输出井，等输出设备空闲时，再将输出井的数据经过输出缓冲区送到输出设备上。 本课总体纲要 缓冲技术 设备分配 I/O进程控制 设备管理总结 IO进程控制 I/O控制：从用户进程输入输出请求开始，给用户进程分配设备和启动有关设备进行I/O操作，以及在I/O操作完成之后响应中断，进行善后处理的整个过程。 IO进程控制 I/O控制过程在系统中可以分为三种方式： （1）作为请求I/O操作的进程一部分来实现 （2）作为当前进程的一部分来实现 （3）作为I/O进程来完成 IO进程控制 I/O进程可以分为三种方式： （1）每个设备设有专门的I/O进程，并且该进程只能在系统态下工作 （2）每个设备设有专门的I/O进程，并且该进程即能在系统态下工作，又能在用户态下工作 （3）作为I/O进程可以根据工作状态分为输入和输出进程。 设备驱动程序 定义：驱动物理设备和DMA控制器或I/O控制器等之间进行I/O操作的子程序集合。负责设置相应设备有关寄存器的值，启动设备进行I/O操作，指定操作的类型和数据流向。 设备驱动程序 设备驱动程序分为： 字符设备驱动程序 块设备驱动程序 网络接口 本课总体纲要 缓冲技术 设备分配 I/O进程控制 设备管理总结 设备管理课堂作业 设备管理课堂作业 设备管理课堂作业 设备管理课堂作业 总结 缓冲技术 设备分配 I/O进程控制 设备管理总结 Davidfu 链接指针 互斥标识位 缓冲器号 数据块号 设备号 hin 缓冲区1 sout 缓冲区2 sin hout 缓冲区z 缓冲区m 收容输入 提取输出 提取输入 收容输出 I/O设备 CPU 缓冲池的工作缓冲区 表目i … 表目1 … DCT指针 获得设备的进程 设备标识 设备类型 I/O控制指针 等待队列指针 设备状态 设备地址或设备号 设备类型 设备标识符 … 控制器等待队列尾地址 控制器等待队列